La Bioeconomía Circular y el reto del control de patógenos en la agricultura

¹David Ruano Rosa, ²Berta Gil Pérez

¹Unidad de Cultivos Leñosos y Hortícolas Área de Investigación Agrícola. Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León.

²Unidad de Tecnologías Ambientales Aplicadas al Sector Agroindustrial (TECAMB). Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León.
 

La linealidad de la economía europea hace que una gran parte de nuestros recursos y materiales se desperdicien. Sin embargo, apostar por la Bioeconomía Circular puede hacer que se reduzcan los residuos, revalorizándolos y minimizando su impacto. Estos pueden ser aprovechados para la obtención de nuevas sustancias bioactivas que puedan ser aplicadas en la lucha contra las enfermedades de las plantas, disminuyendo el uso de productos de síntesis química.

El crecimiento de la población mundial, con su consiguiente aumento del consumo, ha dado lugar a una mayor demanda de alimentos. Es por ello que la actividad agraria ha necesitado acelerar su expansión para hacer frente a esa demanda, aumentando la necesidad de recursos y generando más residuos, lo cual está provocando un gran impacto medioambiental y social.

La Economía Circular puede definirse como «un concepto económico que se interrelaciona con la sostenibilidad, y cuyo objetivo es que el valor de los productos, los materiales y los recursos (agua, energía, …) se mantenga en la economía durante el mayor tiempo posible, y que se reduzca al mínimo la generación de residuos» (Fundación de la Economía Circular). Por lo tanto, la clave está en la reducción de residuos y aprovechar los que se producen para minimizar el impacto de los mismos.

Actualmente, la economía europea sigue siendo prácticamente lineal, donde solo el 12% de los materiales y recursos secundarios vuelven a formar parte del ciclo. Es por ello que la Comisión Europea ha tomado cartas en este asunto, renovando el Plan de Acción para la Economía Circular que venía desarrollándose desde 2015, convirtiéndolo en un pilar fundamental del reciente Pacto Verde Europeo, siempre al amparo del concepto de crecimiento sostenible. Dado el carácter finito de los recursos, dicho pacto busca que la pérdida de recursos sea lo más baja posible.

A ésta se ha unido el concepto de bioeconomía. Una forma sencilla de definir la bioeconomía sería como lo hace la Estrategia Andaluza de Bioeconomía Circular: «Modelo económico basado en la producción y uso de recursos biomásicos renovables y su transformación sostenible y eficiente en bioproductos, bioenergía y servicios para la sociedad».

Los conceptos de Economía Circular y bioeconomía comienzan a dar paso al de Bioeconomía Circular, a través del cual, los recursos biomásicos renovables, pueden permanecer más tiempo en el sistema, aportando mayor eficiencia y sostenibilidad al mismo. En definitiva, la sostenibilidad de los sistemas agroalimentarios debe desarrollarse al amparo del paraguas de la bioeconomía circular, desde el momento inicial de su producción hasta el final de su consumo, incluyendo la correcta gestión de sus residuos. Para ello debemos cerrar el círculo, evitando en la medida de lo posible la salida de los materiales y productos que puedan prolongar su vida.

El gran desafío de la agricultura en los próximos años

La agricultura se enfrenta en los próximos años a uno de sus retos más importantes como es la reducción del uso de productos de síntesis química. El rechazo a estos productos es cada vez mayor, principalmente debido al efecto nocivo que puede tener en la salud humana, animal y medioambiental como consecuencia de su abuso/mal uso. Es por ello que, desde la UE, a través de la estrategia «De la granja a la mesa», iniciativa incluida dentro del Pacto Verde Europeo, se apuesta por la reducción del uso de fitosanitarios en un 50 %, así como incrementar la superficie en cultivo ecológico para que ésta alcance el 25 % de la superficie total cultivada en Europa para 2030. La mejor forma de conseguir estos objetivos es a través de la gestión integrada, que apuesta por la combinación de todas las herramientas a nuestro alcance (material vegetal tolerante/resistente, medidas culturales, físicas, biológicas), reduciendo las medidas químicas.

Entre las alternativas a los productos de síntesis química más estudiadas encontramos el uso de agentes de control biológico, donde ya existen productos comerciales cuya base principal es una o varias especies de hongos (p. ej. Trichoderma sp.), bacterias (p. ej. especies de los géneros Streptomyces, Pseudomonas o Bacillus), o bien sustancias producidas por estos microorganismos.

Sin embargo, en protección de cultivos, existen otras líneas de investigación que centran su actividad en la búsqueda y evaluación de bioproductos cuyo origen está en subproductos o biomasas residuales como consecuencia de la actividad agraria o industrial, en el marco de la bioeconomía circular a la que hacíamos referencia anteriormente. Entre estos bioproductos destacan los bioestimulantes, bioplaguicidas y biofungicidas. Así prolongamos la vida útil de dichos residuos y los revalorizamos, obteniendo productos de alto valor añadido. 

El compost y sus derivados

De sobra es conocido el compostaje como una técnica eficiente para la estabilización de los residuos orgánicos, los cuales pueden ver reducido su volumen hasta en un 70%, y cuyo uso en la agricultura puede ayudar a mejorar la rentabilidad de las explotaciones agrarias. Consiste en la transformación de residuos biomásicos (por acción de multitud de microorganismos) en un producto estable, libre de patógenos y semillas, el cual tradicionalmente se ha venido utilizando como enmienda, fertilizante o sustrato. Para obtener un compost de calidad, el proceso debe realizarse en condiciones aerobias y controlando factores tales como la temperatura, el pH, la humedad, la relación C/N. En las pilas de compostaje se deben dar distintas fases: i) Fase biooxidativa (1-2 meses): con una etapa inicial mesófila, de temperaturas inferiores a 40°C, donde las bacterias mesófila degradan azucares y aminoácidos; le sigue una etapa termófila caracterizada por temperaturas altas (hasta 70°C), con degradación de ceras, proteínas y hemicelulosas a cargo de hongos y actinomicetos, eliminándose patógenos y semillas; por último, disminuye la actividad microbiana, cae la temperatura y comienza otra etapa mesófila donde bacterias y hongos degradan celulosas y ligninas; ii) Fase de maduración: la temperatura se estabiliza con la medioambiental, desaparece la fitotoxicidad, se produce la humificación y estabilización de la materia orgánica (Foto 1).

Foto 1. Pilas de compostaje a partir de residuos biomásicos de cultivo del lúpulo y volteo para la aireación de las mismas durante el proceso de compostaje (foto inferior izquierda). Autora: Berta Gil Pérez.

Como derivado de éste encontramos el té de compost, extracto acuoso de un compost bien hecho, donde se extraen nutrientes y se permite la proliferación de microorganismos beneficiosos. Se elabora con agua y compost en proporciones variables, generalmente con aireación constante para favorecer la presencia de microorganismos aerobios y durante un tiempo que variará en función de nuestros objetivos. Algunos autores consideran que elaboraciones de menos de 7 días dan lugar a un té de compost con mejores propiedades como biofertilizante, mientras que mayor tiempo hace que tenga mejores características como biofungicida. La microbiota presente puede ser muy diversa y altamente dependiente del compost original, donde los más frecuentes son las bacterias, hongos y protozoos (Foto 2).

Foto 2. Recuento y evaluación de la comunidad microbiana presente en té de compost en medio de cultivo en laboratorio. Autor: David Ruano Rosa.

Como consecuencia de la gran cantidad de microorganismos presentes tanto en el compost como en el té, el potencial que muestran como alternativa para el control de enfermedades es muy elevado, aunque no se ha desarrollado en profundidad. Para ambos productos el efecto observado podrá deberse a la acción directa de dichos microorganismos (competición, antibiosis, micoparasitismo, etc.) o bien debido a las sustancias que los microorganismos hayan podido difundir al medio como consecuencia de la actividad microbiológica en su interacción con otros microorganismos presentes o con el medioambiente (p. ej. producción de metabolitos secundarios).

Sin embargo, su uso va más allá de la protección de cultivos frente a estreses bióticos, pudiendo jugar un papel importante en la protección frente a estreses abióticos como el estrés salino, el hídrico, deficiencias nutritivas, etc.

Uso de subproductos de la industria

Según la Ley 22/2011 de residuos y suelos contaminados (transposición de la legislación europea, Directiva 2008/98/CE), un subproducto es: «Una sustancia u objeto, resultante de un proceso de producción, cuya finalidad primaria no sea la producción de esa sustancia u objeto, puede ser considerada como subproducto y no como residuo (ver definición más adelante) ...», pero debe cumplir condiciones como que pueda usarse directamente, que se produzca en el proceso de producción, su uso ulterior es legal sin que implique problemas medioambientales o para la salud, etc.

Su obtención suele ser consecuencia de los distintos procesos a los que las materias primas son sometidas para obtener el producto deseado. En ocasiones, a lo largo de dicho proceso son varios los subproductos que pueden obtenerse. Otro aspecto que los identifica es que su valor es muy inferior al del producto que buscábamos generar, por lo que en muchas ocasiones se desecha.

Un ejemplo lo podemos encontrar en la industria de la destilación de plantas aromáticas. Durante la hidrodestilación, proceso por el cual se obtiene los aceites esenciales se genera una gran cantidad de hidrolato (también conocido como agua floral, que son una sustancia acuosa con trazas de sustancias bioactivas). Estos hidrolatos, no son el objeto del proceso industrial que lleva a la obtención del aceite esencial, por lo que, si les damos un uso sin tener que someterlos a ningún proceso de transformación, estaríamos hablando de un subproducto, de lo contrario, estaríamos ante un residuo.

En la agricultura, por ejemplo, se ha estudiado mucho el uso de los aceites esenciales como alternativa para el control de enfermedades (también frente a plagas y flora arvense), ya que son básicamente una mezcla de múltiples metabolitos secundarios (fenilpropanoides, ácidos grasos, alcaloides, terpenoides, etc.) con capacidad bioactiva. Sin embargo, otras industrias como la alimentaria, la farmacéutica y la cosmética acaparan su uso, encontrando poca cabida para estas sustancias en la agricultura. Es por ello que el uso de los hidrolatos podría ser una alternativa que para revalorizar un subproducto infravalorado. Su actividad suele ser inferior a la que muestran los aceites esenciales y, si bien su uso por si solo para hacer frente a los patógenos no daría, en la mayoría de los casos, a un control eficiente, sí pueden ser una buena alternativa para su combinación con otras medidas. No olvidemos que el control integrado debemos entenderlo como un puzle en el que solo con la unión de las piezas (distintas medidas) podremos conseguir nuestro objetivo (control y un menor uso de productos químicos).

Extracción de sustancias de residuos biomásicos

La misma ley que define subproducto, también lo hace con residuo, definiéndolo como «cualquier sustancia u objeto que su poseedor deseche o tenga la intención o la obligación de desechar». Estos residuos podrían tener como origen por ejemplo la agricultura, como los destríos o partes de la planta que carecen de utilidad (p. ej. en el cultivo del lúpulo solo se aprovechan los conos, mientras que el resto del material vegetal es desechado) o la industria (p. ej. los bagazos obtenidos tras el prensado de frutas y hortalizas en la obtención de zumos). Dichos residuos, cuando no son desechados, suelen utilizarse para la alimentación del ganado, producción de bioenergía o para la obtención de compost. Sin embargo, en los últimos años se ha visto que estos pueden ser fuente de muchas sustancias bioactivas con múltiples aplicaciones en diferentes áreas, como en la agricultura frente a patógenos (Foto 3).

Foto 3. Pruebas de evaluación in vitro de la capacidad biofungicida de extractos de residuos biomásicos de café y bagazos de manzana y tomate procedentes de la industria alimentaria. Autor: David Ruano Rosa.

Tradicionalmente, entre los métodos más usado para las extracciones encontramos el uso de disolventes orgánicos. Pero estos pueden tener efectos nocivos sobre la salud y mayor impacto medioambiental (alto consumo de energía, solventes, agua y otros recursos) por lo que se apuesta cada vez más por la «extracción verde». Ésta consiste en el desarrollo y puesta a punto de procesos de extracción que reduzcan el uso de energía y promocionen el uso de solventes alternativos (p. ej. agua o biosolventes, altamente biodegradables, de baja toxicidad y en ocasiones no inflamables) todo asegurando extracciones de calidad, seguras y en el marco de la sostenibilidad. Así encontramos diferentes técnicas que no usan solventes (p. ej. hidrodifusión por microondas o campo eléctrico pulsante de alta intensidad), hidrodestilación, extracciones asistidas por microondas, la extracción acelerada con solventes o con fluidos supercríticos, etc.

Conclusión

A pesar de que el horizonte que se presenta para el uso de productos fitosanitarios en el futuro no es muy halagüeño por las continuas reducciones de materias activas, la búsqueda de alternativas que nos permitan afrontar el reto de desarrollar una agricultura con el menor número de problemas posible sigue adelante. En este artículo hemos querido mostrar alguna de las líneas que muestran un mayor interés, éstas al amparo de la bioeconomía circular. Su implementación nos ayudará por un lado a reducir la cantidad ingente de residuos que producimos y a obtener nuevas sustancias que puedan incluirse dentro de los programas de gestión integrada de enfermedades (sin olvidar que éstas pueden tener muchas otras aplicaciones en la agricultura).

Bibliografía

Queda a disposición del lector interesado en el correo electrónico: redaccion_arroba_editorialagricola.com